电流互感器顶珠式取样阀取样转接装置设计及试用

王哲凡胡鸿源曾维炎

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电业局建设越来越多。针对电业局电流互感器绝缘油现场取样时步骤繁琐、耗时长，且无法实现全密封取样，导致绝缘油色谱试验分析误差大的问题，通过优选制造材料，应用螺纹力学，在原电流互感器顶珠式取样阀基础上，研制了取样阀转接装置与其配合取样。采用该转接装置后可降低取样难度，缩短取样工作时间，将取样时间由35min缩短至14min，大幅提高了现场绝缘油的取样工作效率。同时采用取样阀转接装置取得的油样进行绝缘油色谱分析，所得的数据准确性更高，更能准确地反映电流互感器的运行状态。

关键词：电流互感器；顶珠式取样阀；取样阀转接装置

随着状态检修模式的开展和深入，设备停电检修周期延长，各类需停电才能实现的监督性试验周期也被拉长，因此通过带电取样及色谱试验分析监督设备运行状况就显得更为重要。但同时不可否认，取样的设备毕竟是带电运行设备，带电取样依然存在不安全因素，如在工作过程中稍有不慎，就有可能发生人身、设备甚至电网事故。因此，如何化解这些不安全因素，保证现场工作安全达到可控、在控、能控的状态，就成为大家关心及重视的课题。因此在原电流互感器顶珠式取样阀基础上研制顶珠式取样转接装置，实现现场便捷全密封取样十分必要。

1电流互感器

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用，二次侧不可开路。电流互感器可分为以下几类:（1）光学电流互感器。它是指采用光学器件作被测电流传感器，光学器件由光学玻璃、全光纤等构成。传输系统用光纤，输出电压大小正比于被测电流大小。（2）空心线圈电流互感器。空心线圈往往由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非铁磁材料，其相对磁导率与空气的相对磁导率相同，这是空心线圈有别于带铁心的电流互感器的一个显著特征。（3）铁心线圈式低功率电流互感器。它是传统电磁式电流互感器的一种发展。其按照高阻抗电阻设计，在非常高的一次电流下，饱和特性得到改善，扩大了测量范围，降低了功率消耗，可以无饱和的高准确度测量高达短路电流的过电流、全偏移短路电流，测量和保护可共用一个铁心线圈式低功率电流互感器，其输出为电压信号。

2在用取样阀的不足

目前各供电局采用电流互感器顶珠式取样阀取样时，往往是通过人工用螺丝刀顶住顶珠，对螺丝刀施加压力，压迫钢珠发生位移，使绝缘油从缝隙中流出（绝缘油会暴露在空气中），完成取样。在高空作业时，作业人员很难掌握施加压力的大小，容易造成绝缘油喷溅，从而造成取样耗时长、难度大、油样实验误差大等问题。

3新型取样阀转接装置的设计

3.1科学合理编制工作计划

设备带电工作应该安排有序，要在全面了解每个变电站要取样的设备及取样周期的基础上，科学合理地编制工作计划。工作计划的进度安排应张驰有度，过宽，可能完不成周期取样工作任务，过紧，就会使作业人员太劳累，精力下降，注意力降低，对带电工作绝对是不安全因素。

3.2导油口及管路

装置主体出油口设计连接1个导油口，将导油口和装置主体通过外径8mm，螺距1.25mm的螺纹紧密连接。为保证其密闭性，在螺纹连接处安装胶圈，防止取样时油品泄漏。在导油口、三通阀及100mL取样容器之间采用软管进行密闭连接。软管选用弹性较好的硅胶管，可以承受一定的压强，且化学性能稳定，不会与绝缘油发生反应。上诉所选材料均符合GB/T7597—2007《电力用油（变压器油、汽轮机油）取样方法》中的要求。

3.3降低内置电流互感器的测量误差

通常互感器来源于励磁电流的误差称为励磁误差，此外还有容性误差和磁性误差（漏磁磁势、气隙磁势等）。误差包括比值差和相角差。国家标准中对比值差和相角差都有定义和相关要求。内置电流互感器除了上述误差外，还有来自于外部的干扰，即变压器漏磁通和其他引线的漏磁通。降低外部干扰、避免漏磁进入CT通常有两种方法：（1）给CT增加金属屏蔽外壳；（2）CT外侧绕屏蔽绕组。方法（1）制造复杂，而且不易于检修，所以通常采用方法（2）。屏蔽绕组就是在CT工作绕组外面绕若干等匝数的绕组，将工作绕组全覆盖。绕组的联结方法主要有两种：（1）将圆周上对面的绕组首尾并联起来。当有外部磁通穿过单个屏蔽绕组或其一部分时，在这个绕组上感应出电流，电流流入对面的绕组，会在CT铁心中产生一个反向的磁通而抵消外部磁场对铁心的磁通干扰。（2）所有屏蔽绕组首端、尾端分别联结起来。当有外部磁通穿过单个屏蔽绕组或其一部分时，感应的电流流入其他所有的绕组，其他所有的绕组同时产生反向磁通，从而抵消外部磁场对铁心所产生的磁通干扰，对CT起到屏蔽的作用。

3.4材质选择及制作

制作材料的选择关键是不能与变压器油及其中溶解的气体发生化学反应，以防影响试验结果的准确性。分别对铝、铜和Y12易切削结构钢进行分析。优选Y12易切削结构钢作为装置主体制作材料，可满足较高的强度和硬度要求，不易变形，化学性能稳定，不易与绝缘油发生反应。根据确定的制作材料及各部件相关尺寸，进行机床加工制作，保证各部件尺寸偏差为±0.1mm，以确保连接处的紧密性。

4试用效果

为获得电流互感器内部真实油品DGA数据，将电流互感器顶部金属膨胀器打开进行取样，该油样的试验数据作为对比参考的标准数据。取样后至测试时，样品存放时间为4h，符合国标要求。经对比，采用新型取样转接装置取样具有以下优势。（1）采用传统方式取样时，因油样暴露在空气中，在油中溶解系数较小的H2和CO数值差距较大，有小部分会逸散到空气中。采用转接装置取样全程密封不接触空气，取得油样的DGA试验数据更精确、更能反映电流互感器内部油样数据的真实性，从而使得计算故障特征气体的增长速率更加精准，可以更好的对电流互感器的运行状态进行判断。（2）采用传统顶珠式取样阀取样耗时35min，而采用新型电流互感器顶珠式取样转接装置耗时仅为14min。同时将取样人员由之前的2人改为1人，提高了现场取样的工作效率。（3）该新型电流互感器顶珠式取样阀转接装置，除了用于DGA的现场取样，还适用于该类型设备其他绝缘油试验的现场取样，简便、高效，提高了工作效率。

5结束语

综上所述，互感器顶珠式取样阀取样装置的研制，有效解决了电力系统普遍存在的互感器全密封取样繁琐问题，大大提高了全密封取样的工作效率，确保了试验的准确性，节约了人力。互感器顶珠式取样阀取样装置的使用解决了工作人员高空带电取样操作繁杂的问题，消除了安全隐患，在同行业中有广泛的应用价值。

参考文献

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